当前位置: 首页 > 期刊 > 《昆明医学院学报》 > 2000年第1期
编号:10239371
BDNF, NT3及其mRNA在成年猫背根节的表达
http://www.100md.com 《昆明医学院学报》 2000年第1期
     作者:王廷华 吴良芳 廖德阳 周雪

    单位:王廷华(华西医科大学组织学研究室,成都 610041 原华西医科大学博士生,现在昆明医学院神经科学研究所工作.); 吴良芳(华西医科大学组织学研究室,成都 610041); 廖德阳(华西医科大学组织学研究室,成都 610041); 周雪(华西医科大学组织学研究室,成都 610041)

    关键词:背根节;脑源性神经营养因子;神经营养因子-3;免疫组化;原位杂交

    昆明医学院学学报000111 摘 要:采用免疫组化和原位杂交技术探讨BDNF, NT3 及其mRNA在成年猫背根节 (DRG)的分布. 结果: BDNF及其mRNA的阳性细胞主要是中、小神经元. 其在大 、中、小神经元的阳性百分数分别是(%):1.70±0.35,11.21±1.16,30.03±1.49; 4.31±0.59,8.33±1.23,15.88±1.53. 与之比较,NT3 及其mRNA 的阳性细胞则主要是大神经元. 大、中、小神经元NT3 及其mRNA的阳性百分数分别是(%):26.70±2.71,6.21±1.24,13.21±2.85; 22.81±3.10,6.23±0.96,19.78±1.33. 此外,DRG内亦有部分BDNF,NT3及其mRNA阳性的卫星细胞及少数雪旺细胞. 提示BDNF, NT3 在背根节的表达涉及不同亚群的DRG神经元,且涉及非神经细胞.
, 百拇医药
    分类号:R 651.3 文献标识码:A

    文章编号:1003-4706(2000)01-0043-04

    The Expression on the BDNF,NT3 and their mRNA in Dorsal Root Ganglion of Adult Cat

    WANG Ting-hua*,WU Liang-fang,LIAO De-yang,ZHOU Xue

    (The Research Unit of Histology,West China University of Medical Sciences,Chengdu 610041)

    Abstract:Using the immunohistochemistry and in situ hybridrization techique to explore the expression of BDNF and NT3 in dorsal root ganglion of adult cat. Results: the positive neurons of BDNF and its mRNA are mainly small to medium neurons in size. The percent in large,medium and small neurons for BDNF and BDNFmRNA is respectively(%): 1.70±0.35,11.21±1.16,30.03±1.49; 4.31±0.59,8.33±1.23,15.88±1.53. Comperatively,the positive neurons of NT3 and its mRNA are mainly found in large neurons. The percent in large,medium and small neurons for NT3 and its mRNA is respectively(%):26.70±2.71,6.21±1.24,13.21±2.85; 22.81±3.10,6.23±0.96,19.78±1.33. In addition,a few satellite cells and schawwn cells are observed to have BDNF,NT3 and their mRNA. Our results indicate that the role of BDNF and NT3 in DRG involves in not only different subpopulation of neurons but also a few non-neurons.
, 百拇医药
    Key words:DRG;BDNF;NT-3;Immunohistochemistry;In Situ Hybridization ▲

    脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)、神经营养因子-3(neurotrophin-3,NT3)是神经生长因子(nerve growth factor,NGF)家族的两个重要成员[1~2]. 大量的文献已报道该两因子的生理作用不仅涉及发育中背根节(dorsal root ganglion,DRG)神经元的存活、分化、成熟,在诱导神经突起方面亦有重要作用[3~4]. 然而,对BDNF, NT3在成体DRG神经元中的生理作用仍了解不多. 本文用特异的BDNF, NT3免疫抗血清和BDNF及NT3的cRNA探针进一步检测成年猫L6DRG该两因子蛋白及其mRNA的分布.
, 百拇医药
    1 材料与方法

    1.1 样本的获取及切片

    取成年雄猫(体重3~3.5 kg)的L6 DRG制作20 μm厚冰冻切片,分组,分别用作免疫组化和原位杂交染色.

    1.2 免疫组化及原位杂交单、双标染色

    抗体为兔抗BDNF,NT3 多克隆抗体(滴度:1∶500,1∶1 500,Santa cruz 产品); 原位杂交所用BDNF及NT3的cRNA 探针(滴度:1∶100)是分别从含BDNF及NT3 cDNA的质粒经转化、扩增、酶切,电泳鉴定后用地高辛末端标记获得. 常规组化及原位杂交染色.

    1.4 结果观察及计量
, 百拇医药
    观察BDNF,及其mRNA在DRG(L6)神经元的免疫反应和原位杂交阳性产物分布概况. 按本室建立的DRG神经元分类标准[5]计数DRG大、中、小神经元(大神经元>57 μm,中神经元42~57 μm,小神经元<42 μm)BDNF,NT3及其mRNA阳性细胞占总细胞的百分数.

    1.5 对照实验

    免疫组化:用0.05 mol/L PBS 代替一抗,其余步骤不变. 结果阴性.原位杂交:在杂交液中用无RNA酶的双蒸水代替核酸探针,其余步骤不变. 结果阴性.

    2 结 果

    2.1 BDNF及BDNFmRNA阳性信号在DRG的分布及其阳性神经元数量

    在DRG,可见BDNF及BDNFmRNA的阳性细胞. 这些细胞包括部份胞体偏小和少数胞体偏大的神经元,部份卫星细胞和少数雪旺细胞. 阳性反应物的亚细胞定位位于细胞浆. 此外,亦见一些轴突有BDNF的免疫阳性反应物. 双标的BDNF和BDNFmRNA细胞主要是偏小的神经元,但染色深浅不等,亦见少量的BDNF或BDNFmRNA单标神经元. 在部份卫星细胞和雪旺细胞亦观察到BDNF和BDNFmRNA的双标反应物. 我们主要对背根节BDNF, BDNFmRNA神经元的百分数作计量分析. 结果显示:大、中、小BDNF及BDNFmRNA阳性神经元的百分数分别是(%):1.70±0.35,11.21±1.16,30.03±1.49和 4.31±0.59,8.33±1.23,15.88±1.53(图1).
, 百拇医药
    图1 成年猫L6 DRG大、中、小BDNF及BDNFmRNA阳性神经元百分数

    2.2 NT3及NT3mRNA 阳性信号在DRG的分布及阳性神经元数量

    NT3及NT3mRNA的阳性反应物主要出现在大神经元,但亦有少数中、小神经元阳性. 部份卫星细胞和一些雪旺细胞及少数轴突亦有染色. NT3-IR的亚细胞定位在不同细胞有差异:神经元者胞浆染色,而卫星细胞主要是核染色,相比之下,雪旺细胞既有核染色,又有胞浆染色(核染色相对较深). 而NT3mRNA反应物则主要位于细胞浆. 绝大多数偏大的神经元既显NT3-IR又显NT3mRNA杂交信号;而偏小的神经元有的为双标细胞,有的则仅显NT3或NT3mRNA阳性. 此外,一些雪旺细胞和少数轴索亦有双标染色,而卫星细胞仅少数见其胞核呈NT3强阳性而胞浆呈NT3mRNA弱阳性. 大、中、小NT3及NT3mRNA阳性神经元百分数分别是(%):26.70±2.71,6.21±1.24,13.21±2.85和22.81±3.10,6.23±0.96,19.78±1.33(图2).
, 百拇医药
    图2 正常猫L6DRG大、中、小NT3及NT3mRNA阳性神经元百分数

    3 讨 论

    3. 1 BDNF及其mRNA在DRG神经元

    本文发现,BDNF的免疫反应(BDNF-IR)主要分布于DRG的大部份中、小神经元,提示在成年猫L6DRG,BDNF的生理作用主要与中、小神经元有关. 由于我们在一些中、小神经元还观察到BDNFmRNA的杂交信号,进而提示这些中小神经元可能合成BDNF. 这为成年猫L6DRG部份神经元可合成内源性BDNF提供了形态学依据. 而一些中、小神经元存在BDNF及mRNA的双标反应进一步证实某些中、小神经元具有合成BDNF的能力. 但是,我们也看到一些神经元或仅有BDNF-IR或BDNFmRNA,表明亦存在BDNF与mRNA分布不一致的现象. 近来,有学者在其它研究中也报道了类似的现象. Ernfors等发现,海马的颗粒细胞虽含有高水平的BDNFmRNA,却无BDNF蛋白[6],但是,形成这一现象的原因并不清楚. 我们分析或许可能由于BDNFmRNA所表达的蛋白很快被降解或被运走而致免疫组化水平检测不到所致.
, 百拇医药
    本文结果还发现,BDNF-IR的阳性神经元数量明显多于mRNA阳性者,表明一些中、小神经元仅有BDNF而无(或极少)mRNA. 双标结果见到一些中、小神经元内仍仅有BDNF进一步支持了这一观点. 由于文献报道DRG的中小神经元不表达BDNF的功能受体trkB. 因而,这些中、小神经元内的BDNF通过旁分泌作用而来的可能性不大. 本文推测,BDNF的来源途径可能有:一是从外周逆行转运而来,因为已报道BDNF可在初级感觉神经元的轴突逆行转运,即从外周转运至DRG. 另一可能是在神经元自身合成,但由于神经元内的mRNA水平太低,用原位杂交技术难于检出. 当然,这些假设还有待进一步证实.

    目前,BDNF在DRG的生理作用仍不清楚. 我们在成年猫L6DRG部份中、小神经元和一些无髓轴突内观察到BDNF-IR,提示BDNF可能通过DRG中小神经元的轴突进行转运. 基于文献报道DRG小神经元的中枢支分布区主要脊髓Ⅱ板层,且Ⅱ板层神经元上又有对BDNF反应的受体trkB推测,L6DRG小神经元合成的BDNF可能被转运进入脊髓Ⅱ板层. 从目前的研究看,已有一些研究为此提供了证据. 周等的实验发现,在成年大鼠,BDNF可从DRG转运进入脊髓. 而Lohof,Lo,Thoenen,Snider等的研究则进一步提示BDNF的生理功能在脊髓可能涉及调节突触信息传递和神经元的可塑性.此外,近年发现,体外应用BDNF并不促进培养中的小神经元存活. 因而看来,DRG小神经元合成的BDNF可能不为自身的存活所必需. 进而,BDNF被转运进入脊髓Ⅱ板层发挥作用是可能的.
, http://www.100md.com
    3.2 NT3及其mRNA在DRG神经元

    与BDNF比较,成年猫L6DRG NT3呈现了不同的表达模式. 一个显著的差别是NT3及其mRNA的阳性细胞主要是大神经元. 而中、小神经元阳性者相对较少. 提示,NT3的作用主要与大神经元有关,且亦涉及少数中、小神经元. 双标结果则表明,大多数大神经元既有NT3又有其mRNA,表明NT3在大神经元自身合成. 由于文献报道在成年大鼠DRG未见NT3 mRNA的阳性细胞,而本文亦观察到成年猫DRG有不少NT3 mRNA阳性大神经元. 提示,不同种间动物NT3 mRNA的表达可能存在一些差异. 本文的结果首次报道成年猫L6DRG 神经元存在NT3的内源性合成机制. 由于有文献已报道DRG的大神经元表达NT3的功能受体trkC,因而本文推测,NT3在大神经元的生理作用方式可能涉及自分泌或旁分泌机制.但在小神经元的情况仍不清楚. 今后,进一步利用NT3mRNA和trkC的双标染色了解NT3及其受体在神经元的分部情况将有助于证实和澄清这些假设和问题.
, 百拇医药
    3.3 BDNF,NT3及其mRNA在非神经细胞

    本文还发现,在成年猫L6DRG内有部份卫星细胞、少数雪旺细胞表达BDNF,NT3及其mRNA. 该结果提示成体DRG内一些非神经细胞亦可合成BDNF和NT3. 近年,已有报道成年大鼠DRG的卫星细胞含有BDNF. 本室前面的研究也发现卫星细胞核内有NGF-IR. 进而提示NGF家族的一些生长因子亦可能与卫星细胞有关. 本文的结果进一步证实卫星细胞可表达BDNF和NT3,提示BDNF和NT3的生理作用还可能与卫星细胞有关. 由于本文还发现,BDNF和NT3在卫星细胞的定位也有差异(BDNF位于细胞浆,而NT3 位于细胞核). 因而提示,BDNF和NT3可能通过不同的调节途径影响卫星细胞的生理功能. 今后,进一步澄清BDNF,NT3在卫星细胞中的生理作用仍将是有意义的一项工作.
, http://www.100md.com
    除卫星细胞外,我们亦发现少数雪旺细胞有BDNF,NT3及其mRNA,表明一些雪旺细胞亦可合成BDNF和NT3,提示在成年猫L6DRG,BDNF和NT3的生理作用亦涉及少数雪旺细胞的某些功能.

    本文的结果为探讨BDNF,NT3及其mRNA在成年猫DRG的分布提供了重要的形态学依据,进而为今后进一步探讨该两因子蛋白及mRNA在部份去背根猫备用DRG表达的变化奠定了基础.■

    基金项目:国家自然科学基金资助(3980091)

    作者简介:王廷华(1966~),男,云南宣威人,昆明医学院神经科学研究所副所长. 讲师,博士,从事中枢神经系统损伤修复机理的研究.

    参考文献:
, 百拇医药
    [1] LEIBROCK J,LOTTSPEICH F,HOHN A. Molecular cloning and expression of BDNF[J]. Nature,1989,341:149

    [2] MAISONPIERRE P C. Human and rat brain-derived neurotrophic factor and neurotrophin-3: gene structure,distribution and chromosomal localization[J]. Geromics,1991,10:558

    [3] DAVIES A M,THOENEN H,BARDE Y A. The response of chick sensory neurons to Brain derived neurotrophic factor[J]. J Neuronsci,1986,6:1897
, http://www.100md.com
    [4] FARINAS I,JONES K R,BACKUS C,et al.Severe sensory and sympathetic deficits in mice lacking NT-3[J]. Nature,1994,369: 658

    [5] 王廷华,吴良芳,廖德阳. 成年猫L6背根节神经元分为三类的形态学证据[J]. 四川解剖学杂志,1999,7(2):135

    [6] ERNFORSP WETMOREC,OLSONL. Identification of cells in rat brain and peripheral tissues expressing mRNA for members of the nerve growth factor family[J]. Neuron,1990,5(4:511

    收稿日期:1999-11-13, 百拇医药